覆岩运动

摘要： 为合理解决老公营子煤矿中下分层回采巷道大变形的问题,基于5#煤层实际的地质条件,研究覆岩运动与巷道围岩稳定性的联系,揭示巷道围岩失稳机理。指出采动应力的叠加作用是造成首采面巷道围岩失稳的主要因素;覆岩的二次破断形成非对称结构,造成偏载作用显著是影响接续工作面巷道围岩失稳的主要因素,且窄煤柱多次受到回采扰动,塑性破坏严重,承载能力降低是造成巷道围岩失稳的内在因素。以此提出"封闭强化、区别对待"的围岩控制思路,表面喷浆内部注浆提高围岩的自承能力,补强锚索加强围岩局部支护强度。现场实践表明,窄煤柱巷道可以满足工作面回采期间的要求,稳定性较好,为类似巷道围岩控制提高借鉴。

摘要： 神南矿区各矿逐步进入煤层群开采,顶板矿压、漏风、突水、地表损害等问题凸显。针对红柳林煤矿4;号煤层(上煤层)与5;号煤层浅埋煤层群开采条件,通过现场实测和物理模拟,研究了红柳林煤矿浅埋煤层群覆岩导水裂隙带发育规律。现场施工观测SK1和SK2钻孔,钻孔观测的平均冒采比为5.5。物理相似模拟和数值计算得出,4;号煤层工作面顶板冒落带高度为14.5~15.8 m,是采高的5.05~5.5倍;覆岩稳定后裂隙带高度91 m,为采高的31.7倍。5;号煤层工作面顶板冒落带高度为26.4 m,为采高的4.4倍;裂隙发育高度到达地表,约为采高的31.7倍。研究成果可以为红柳林煤矿煤层群高效绿色开采提供理论依据。

摘要： 近距离煤层在开采过程中易形成采空区和残留的区段煤柱,会导致其下部煤层的顶板结构和应力条件发生变化,从而使巷道围岩变形严重。以晋邦得矿为研究背景,利用数值模拟软件对煤层与采空区交接应力分布及底板应力分布进行模拟分析,确定了下煤层巷道合理布置位置,同时通过对上工作面不同回采范围下煤层巷道变形进行分析发现,当上煤层工作面回采距离为0 m~60 m时,煤层巷道变形量最大,而当工作面回采大于60 m时,巷道变形量较小,巷道较为稳定。本研究为近距离煤层开采提供一定的参考。

摘要： 为了更深入的解析浅埋煤层在重复采动下的覆岩运动规律,通过使用UDEC数值模拟方法,对山西某煤矿1^(#)、2^(#)煤层进行模拟开采,最终得出浅埋煤层重复采动下覆岩运动及裂隙演化规律,并通过二维物理相似模拟实验来验证,结果表明:1^(#)煤层开采后,工作面初次来压步距为30 m,大约每开挖10 m形成一次周期来压,周期来压步距约为10 m;2^(#)煤层开采后,工作面初次来压步距为40 m,大约每开挖10 m形成一次周期来压,周期来压步距约为10 m,2^(#)煤层工作面初次来压步距大于工作面初次来压步距。1^(#)煤层开采完毕后,1^(#)煤层直接顶最大位移量为1.6 m,裂隙带高度约为20 m,垮落带为5 m左右;2^(#)煤层开采完毕后,1^(#)煤层直接顶最大位移量为3.2 m,2^(#)煤层直接顶最大位移量为1.8 m,裂隙带高度约为73.5 m,垮落带为15 m左右。

摘要： 顶煤与顶板等覆岩的移动事关工作面支架稳定性、生产效率以及顶板灾害,为此选用深部基点观测法对义络煤矿33060工作面覆岩运动数据进行观测并分析了其顶煤和顶板的运动规律。研究发现,随着层位升高基点始动点距煤壁逐渐变近、滞后,顶煤在工作面超前支承压力的较长时间作用下压缩量大、破碎充分并在回采工作面煤壁后方约2 m处垮落,直接顶在煤壁前方发生弯曲下沉并在回采工作面煤壁后方约3 m处断裂。该研究对大倾角“三软”煤层综放工作面的安全高效生产具有重要的实践意义。

摘要： 为了研究补连塔煤矿12511综采工作面上覆岩层运动及矿压显现规律,使用相似材料模拟实验对12511综采面进行模拟,通过覆岩垮落特征,获得了覆岩垮落规律。通过工业试验、理论计算验证其合理性。研究表明:通过理论计算周期来压步距为11.6 m,此结果与实际观测的周期来压步距相一致。通过相似材料模拟实验发现综采面推进至60 m时发生初次垮落,推进至90 m时离层长度达到最大60 m,随着综采面推进离层长度逐渐减小;综采面推进到210 m时离层闭合不再发育。通过现场观测得出综采面超前支承力影响范围约25 m,超前支承压力对顶板影响距离约为22.55 m。

摘要： 本文主要分析了近距离煤层开采覆岩运动的应用现状,重点介绍了一种全新的近距离煤层开采覆岩运动规律与控制,它不仅能够克服现有煤层开采覆岩工作面临的顺槽内错、外错布置方式的缺点,而且具有抓捕力大、动作灵活、可靠性和可维护性高等优点.通过对近距离煤层开采覆岩运动规律与控制的应用研究,以期为煤矿的安全生产提供可靠的保障,创造出最大化的经济与社会效益.

摘要： 本文主要分析了近距离煤层开采覆岩运动的应用现状,重点介绍了一种全新的近距离煤层开采覆岩运动规律与控制,它不仅能够克服现有煤层开采覆岩工作面临的顺槽内错、外错布置方式的缺点,而且具有抓捕力大、动作灵活、可靠性和可维护性高等优点。通过对近距离煤层开采覆岩运动规律与控制的应用研究,以期为煤矿的安全生产提供可靠的保障,创造出最大化的经济与社会效益。

摘要： 为减少残采资源浪费及残采空区诱发的地质灾害,以韩咀煤矿32101工作面厚煤层综放复采为工程背景,采用相似模拟方法设计开采方案,反演3#煤层上分层采空区围岩及煤柱的稳定特征,布置测量标识点并埋设模拟支架,研究综放复采工作面过煤柱及空区时顶板变形规律,揭示了韩咀煤矿32101工作面覆岩破断规律.研究结果为井田内接替工作面安全开采提供参照,同时为类似条件矿区残留煤炭资源的复采提供借鉴.

摘要： 以沿空开采为切入点,通过地质普查、理论分析、数值计算、现场检测等手段,分析工作面覆岩对工作面的作用特征.根据工作面覆岩作用的特点,提出并确定深部"三层"的判别方法及高度的确定.结果表明,覆岩内部形成3类施力岩层,"Mk"为工作面正常来压提供力源;"Mj"改变工作面应力释放向中-后位置偏移;"My"的均布载荷保证了工作面应力释放的位置.沿空开采覆岩形成的"拱"结构向采空区侧偏移,并不断向上演化.最终各工作面"拱"结构融合并形成对称结构.现场监测表明,418工作面的扰动范围及扰动应力值均大于416工作面;整个工作面最大压力释放的位置由中部迁移至沿空侧,机头的应力释放最小,为沿空工作面安全开采提供科学实践的依据.

摘要： 针对大同矿区侏罗系煤层群下石炭系特厚煤层综放开采过程中遇到的强矿压显现这一问题,采用多种方法对侏罗系采空区和重叠煤柱影响下特厚煤层综放开采的覆岩运动与破坏规律进行研究.采用相似材料物理模拟方法,对顶板垮落和覆岩结构演化特征进行分析,得到:坚硬岩层的破断引起工作面周期大压和周期小压交替出现;工作面回采的覆岩破坏范围已达到侏罗系煤层,引起侏罗系采空区覆岩再次发生整体运动.应用高精度微震监测方法,分析煤层群开采影响下覆岩运动与矿压显现的关系,结果表明:侏罗系煤柱重叠区域覆岩运动剧烈,石炭系综放工作面强矿压显现是工作面开采扰动、邻近采空区覆岩运动和侏罗系重叠煤柱的多因素耦合作用的结果.提出了地面钻孔垂直孔分层压裂弱化煤柱和井下深孔预裂爆破切顶相结合的强矿压控制技术,将有效降低重叠煤柱的应力传递,切断工作面与采空区侧覆岩联系,减轻特厚煤层综放开采采场矿压的显现强度.

摘要： 为研究孤岛煤柱膏体充填开采覆岩运动规律,对岱庄煤矿2351膏体充填工作面支架压力进行了实际观测和分析。由于周围工作面回采结束时间较长,采空区内覆岩跨落后已经基本稳定。该工作面充填开采顶板初次来压步距为33.6 m,监测到的前4次周期来压步距分别为18.3、8.8、13.7、9 m。膏体充填条带煤柱开采采场与覆岩结构的特殊性决定了第一个周期来压步距相对较大.由于三面采空,虽然采用膏体充填采空区支撑上覆岩层,工作面顶板及其上覆岩层的断裂和下沉仍然十分显著。充填膏体的支撑作用使采场宏观矿压显现不明显,但三面的采空导致支架上的工作阻力较大,在推采停顿时间较长时矿压显现尤为明显。

摘要： 利用微震监测技术对综放面覆岩运动的矿震效应进行监测,监测结果表明:覆岩运动导致的矿震活动存在周期性,冲击发生前矿震能量持续增大,冲击发生时达到最大值,冲击发生后出现突降;冲击发生前,矿震频次先增大后存在一定程度的减小,冲击发生在频次下降沿上,冲击发生后矿震频次急剧下降;矿震平均标高能够反应覆岩运动的发展状态,冲击发生前,平均标高逐步增大,冲击发生或临近发生时,平均标高达到最大值,冲击发生后,平均标高产生突降;矿震活动周期内,矿震空间分布先逐步向上层位发展,冲击矿压发生前,矿震分布范围扩大到最大值,工作面近距离岩层矿震活动强烈.基于砌体梁理论,提出了综放面覆岩运动的上下发展模式,基于该模式分析了综放面冲击矿压的能量来源和力源,指出综放面冲击矿压主要发生在覆岩运动下发展过程,可通过覆岩运动上发展过程的监测预防冲击矿压.

摘要： 随着矿山开采活动的进行,开采深度日益加深,开采环境日趋恶化,由此带来的安全生产问题亟待解决.根据峻德煤矿9103工作面工程地质情况,通过理论定量分析采场老顶初次来压及老顶周期来压期间其覆岩运动规律,利用数值模拟研究分析支承压力影响范围,从而得出大面积留设煤柱会对下部煤层开采造成恶劣影响的结论.

摘要： 深部采场复杂的地质构造条件和应力环境，使得冲击地压发生的强度和频次日益加大。截至2012年底，我国已发生的冲击地压矿井已超过140个，且大多发生在断层等地质构造发育区域。本文以义马矿区的F16大型逆冲断层为背景,结合断层影响下5个矿井的地质钻探和井下揭露情况,搭建相似模型.在考虑断层面的分形特征和断层面两侧覆岩赋存特征的基础上,综合运用多种监测手段,研究采动影响下断层附近工作面覆岩运动特征和矿压显现特征.研究表明,受断层构造运动和上覆巨厚砾岩的影响,当工作面未进入断层影响范围前,工作面覆岩"三带"特征明显,底板基本不受采动应力影响.进入断层影响区后,顶板离层量呈跳跃式增长,采动应力诱发断层"活化",底板应力达到最大值.当推过断层一段距离后,随着上盘关键岩层悬臂岩梁长度的增加,工作面煤壁发生屈曲破坏,底板应力增加,待岩梁垮断挤压应力释放后,底板应力随之下降,伴随着工作面上方"短砌体梁"结构发生切落,且沿断层面滑动.

摘要： 以山西凌志达煤矿15101工作面为工程背景,使用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)将开采过程与爆破工艺相结合,模拟坚硬顶板深孔预裂爆破对矿压及覆岩运动的影响.结果表明:15101采面原生顶板最大垮落步距达到40m,影响采面安全生产.采用深孔预裂爆破处理坚硬顶板以后,沿炮孔径向产生大量次生裂隙,破坏了坚硬顶板的完整性,工作面推进时初次来压步距减小,上覆岩层垮落范围减小,工作面来压强度大大减弱.经现场工程验证,采空区后方未出现大面积悬顶,工作面来压控制在了安全范围以内.

摘要： 基于东滩煤矿1301大倾角厚煤层综放面条件,采用理论分析、数值模拟、散体模拟与现场实测的方法,在分析大倾角厚煤层综放开采覆岩运动特征基础上,对大倾角厚煤层综放开采工作面设备稳定性控制、工艺参数优化以及矿压显现规律等关键技术进行了深入研究,研究结论在工程实践中得到成功应用与验证.研究表明：(1)大倾角厚煤层综放开采覆岩运动特征表现为覆岩破坏垮落“角度效应”，侧向支承应力分布不对称性以及顶煤沿倾向下向运移性；(2)通过单向割煤控制采煤机，工作面伪倾斜布置、留设防滑平台控制刮板输送机，减小工作面真倾角与增大支架失稳临界角控制支架，大倾角综放面设备稳定性得到有效控制；(3)对主要放煤工艺参数优化的结果表明，东滩煤矿1301综放面宜选择采放比为1：1.8，放煤步距为0.8m，下向放煤的放煤方式。

摘要： 通过对山东能源新矿集团新巨龙煤矿厚表土深井条件下,综放开采覆岩运动规律和支承压力分布规律的研究以及对综放设备的适应性评价优化,有效控制了动力灾害,实现了大采高综放安全高效生产.研究表明：(1)厚表土薄基岩深井综放工作面矿压控制和岩层运动规律与常规开采有所不同，通过研究采动围岩应力变化规律控制灾害，可以实现困难条件下大采高综放安全高效生产；(2)震动场、应力场联合监测技术用于采动覆岩运动规律、开采支承压力分布规律研究，动力灾害预警，手段先进可行；(3)高精度微地震监测结果可以作为综放支架选型确定工作阻力的依据。

摘要： 华丰煤矿是我国冲击地压灾害最严重的矿井之一,随着开采深度的增加,冲击地压越来越严重地威胁着矿井安全生产。因此,采用微地震监测技术,结合覆岩空间结构理论,进行冲击地压预测预报与防治成套技术研究非常有意义。通过研制微地震数据处理软件,实现了微地震监测结果的可视化,并能对微地震监测结果进行及时处理;通过采场覆岩空间结构运动和关键层运动诱发冲击地压的机理研究,找到了冲击地压监测预警新技术.实践应用证明,该套技术能成功地预报大型冲击地压,以便及时采取卸压和防护措施,保证矿井安全,取得了显著的社会经济效益。

摘要： 华丰煤矿是我国冲击地压灾害最严重的矿井之一,随着开采深度的增加,冲击地压越来越严重地威胁着矿井安全生产。因此,采用微地震监测技术,结合覆岩空间结构理论,进行冲击地压预测预报与防治成套技术研究非常有意义。通过研制微地震数据处理软件,实现了微地震监测结果的可视化,并能对微地震监测结果进行及时处理;通过采场覆岩空间结构运动和关键层运动诱发冲击地压的机理研究,找到了冲击地压监测预警新技术.实践应用证明,该套技术能成功地预报大型冲击地压,以便及时采取卸压和防护措施,保证矿井安全,取得了显著的社会经济效益。

摘要： 本发明公开了一种近水平煤层‑覆岩‑地表的采动‑形变‑移动真三维相似材料模拟立体化数据采集方法，具体包含如下步骤：在采前、采中、采后分别用移动式三维激光扫描仪对工作面地表扫描一次、三次、两次，获取用于实现下沉盆地三维可视化的点云数据；分别在上(下)山工作面边界剖面侧(a)和下(上)山工作面外围地层剖面侧(b)的顶板层、覆岩层、弯曲带、松散层各布设一条沉降观测线，采用六台移动式数码相机对煤层掘进中特定时期的a、b进行数码照相获取覆岩形变及岩层内部沉降的宏观信息；煤层顶板层、覆岩层和松散层中从a到b分别均匀布置5条应力监测线，通过应力传感转换器连接电脑，实时传输应力数据。

摘要： 一种采动覆岩破断型式及运动特征的三维多功能实验平台及试验方法。适用于煤炭科学研究领域使用。包括试验桌体和设置在试验桌体上方的岩体模拟装置。在垂直升降板上设置所有水平抽板和横梁的位置形成模拟工作面底板，用千斤顶将垂直升降板撑起顶住模拟工作面底板；从支架一端开始依次将水平抽板向外抽出一定距离，从而模拟覆岩下开采的工作面宽度，并通过顺序将水平抽板向外抽出模拟工作面推进，所有水平抽板抽完，模拟覆岩下的工作面开采完毕其结构简单，使用方便，能够模拟研究采动覆岩在不同采宽、采高和埋深等条件下的关键层时空破断型式及运动特征，为研究采动覆岩破断型式及运动特征对采场矿压的影响提供了可靠的物理模拟模型及方法。

摘要： 本发明公开了一种用于研究煤层‑覆岩‑地表的采动‑运动‑移动一体化的真三维相似材料模拟试验装置，其包括一对可移动框架、可沿倾向方向拉伸和转动的支撑底板、一对可升降的液压支架、多个可拆卸可调节长度支护板。支撑底板通过两根转轴连接在一对可移动框架之间，通过调节两根转轴的相对高度来调节支撑底板的倾角以模拟倾斜煤层，支撑底板两端转轴通过螺母进行固定，通过调节液压支架高度改变支撑底板高度以模拟不同埋深煤层。每块支护板两端通过螺丝和螺母固定在框架支柱之间，逐一累加的支护板用作堆叠的三维相似材料模型成型。本发明的优点在于：可探寻任意倾角、采厚、埋深煤层真实采矿条件下煤层‑覆岩‑地表真三维状态下的运移规律。

摘要： 本发明公开了一种近水平煤层‑覆岩‑地表的采动‑形变‑移动真三维相似材料模拟立体化数据采集方法，具体包含如下步骤：在采前、采中、采后分别用移动式三维激光扫描仪对工作面地表扫描一次、三次、两次，获取用于实现下沉盆地三维可视化的点云数据；分别在上(下)山工作面边界剖面侧(a)和下(上)山工作面外围地层剖面侧(b)的顶板层、覆岩层、弯曲带、松散层各布设一条沉降观测线，采用六台移动式数码相机对煤层掘进中特定时期的a、b进行数码照相获取覆岩形变及岩层内部沉降的宏观信息；煤层顶板层、覆岩层和松散层中从a到b分别均匀布置5条应力监测线，通过应力传感转换器连接电脑，实时传输应力数据。

摘要： 本发明公开了采动覆岩运动影响矿压的模拟实验装置及协同监测方法，属于采矿工程领域。包括采场覆岩运动监测、采场覆岩应力传递监测和采场矿压显现监测，采场覆岩运动监测分为关键层初次破断运动监测和关键层周期破断运动监测，采场覆岩应力传递监测是对覆岩各关键层底界面的应力传递监测，采场矿压显现监测包括支架工作阻力监测与支架压缩量监测。所有检测经由同一动态采集卡及上位机采集。其结构简单，使用方便，检测效果好，能够研究采场矿压规律及异常现象、覆岩多关键层和高层位关键层的周期破断运动对工作面矿压影响。

摘要： 本发明公开一种基于岩块回转的动态覆岩运动模拟装置及方法，属于采矿工程相似模拟试验技术领域，其装置中包括可视化框架系统、岩块回转模拟系统、岩土体接触面模拟系统、松散层相似模拟系统和实时监测系统，能够模拟不同松散层厚度、松散层力学性质、岩土体接触面粗糙度、覆岩台阶下沉高度、覆岩回转角度等条件下动态地裂缝的孕育及自修复规律，从而真实反应针对采煤沉陷区动态地裂缝自修复的影响因素和驱动机制，提高模拟结果的准确性和可靠性。

摘要： 本发明涉及一种三维相似模拟装置和覆岩运动的三维试验监测。所述三维相似模拟装置包括相似模拟试验台、一个或多个离层仪和震动波监测装置，其中所述震动波监测装置包括一个或多个震动波激发装置和一个或多个震动波接收分析装置。本发明通过震动波监测装置例如地震CT监测材料模型内部的波速分布情况，根据波速推演出应力分布情况，用离层仪对模型地表沉陷情况进行检测，结合二者监测相似材料模型覆岩结构整体的变化情况。

摘要： 本发明公开了一种顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置及方法，其包括设置在煤层顶板内的含水层模拟系统，含水层模拟系统包括承压贮水层、进水管、设置在进水管上的进水阀、出水管、设置在出水管上的出水阀、补给管、设置在补给管上的补给阀、导流管、设置在导流管上的导流孔和控流阀，承压贮水层包括位于上层的补给层和位于下层的含水层，含水层模拟系统通过补给层可以实现含水层内承压水水量的静态或动态补给、水压的自动调节，并通过导流管、导流孔和控流阀可以实现承压水在覆岩导水裂隙中的导流和控流，再现承压水对采动覆岩导水裂隙的渗透、冲刷以及渗流突变形成突水通道的演化过程。

摘要： 本发明提供了一种基于6轴惯性测量单元监测采动覆岩运动的方法，涉及采矿工程技术领域，实现了由于采动而跌落的岩体运动轨迹的测量。步骤包括：在回采巷道内的工作面煤壁前方设置钻孔；通过钻机或锚杆推送安装测量单元；测量单元通过三轴陀螺测量跌落过程的三轴角速度分量；结合三轴角速度分量和运动距离，通过框图算法对测量数据进行处理；将数据处理结果传输至地面，并根据处理结果调整采煤工作面参数。其中测量单元包括电源模块、传感器模块、主控单元和数据传输模块，测量单元获取加速度三轴方向上的分量以及三轴角速度分量。该方法结合6轴惯性测量单元能够确定采动影响覆岩的初始状态运动轨迹，从而方便分析矿压及老顶的运动。

摘要： 本实用新型公开了一种顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置，其包括设置在煤层顶板内的含水层模拟系统，含水层模拟系统包括承压贮水层、进水管、设置在进水管上的进水阀、出水管、设置在出水管上的出水阀、补给管、设置在补给管上的补给阀、导流管、设置在导流管上的导流孔和控流阀，承压贮水层包括位于上层的补给层和位于下层的含水层，含水层模拟系统通过补给层可以实现含水层内承压水水量的静态或动态补给、水压的自动调节，并通过导流管、导流孔和控流阀可以实现承压水在覆岩导水裂隙中的导流和控流，再现承压水对采动覆岩导水裂隙的渗透、冲刷以及渗流突变形成突水通道的演化过程。